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JP5625690B2 - Valve for engine - Google Patents

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JP5625690B2 JP2010220104A JP2010220104A JP5625690B2 JP 5625690 B2 JP5625690 B2 JP 5625690B2 JP 2010220104 A JP2010220104 A JP 2010220104A JP 2010220104 A JP2010220104 A JP 2010220104A JP 5625690 B2 JP5625690 B2 JP 5625690B2
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

ここに開示する技術は、エンジンの燃焼室に開口するポートを開閉するエンジン用バルブに関し、特にその断熱構造に関する。   The technology disclosed herein relates to an engine valve that opens and closes a port that opens to a combustion chamber of an engine, and more particularly to a heat insulating structure thereof.

エンジン部品のような高温ガスに晒される金属製品の場合、高温ガスからの熱伝達を抑制するために、その金属製母材の表面に断熱層を形成することが行なわれている。例えば特許文献1には、バルブの構成材料の選択自由度を高める観点から、傘部表面に断熱構造を付加したバルブが記載されている。この文献には、断熱構造の具体的な例として、排気バルブの傘部表面に、溶射等の手段を用いて、セラミックス系酸化物等の断熱材料からなる皮膜を形成した構成(構成例1)や、耐熱鋼等の耐熱性材料により構成した補強リブ付の薄肉遮熱板を、吸気バルブのバルブヘッド面に対して取り付けた構成(構成例2)が記載されている。   In the case of a metal product exposed to a high-temperature gas such as an engine component, a heat insulating layer is formed on the surface of the metal base material in order to suppress heat transfer from the high-temperature gas. For example, Patent Document 1 describes a valve in which a heat insulating structure is added to the surface of an umbrella portion from the viewpoint of increasing the degree of freedom in selecting a constituent material of the valve. In this document, as a specific example of the heat insulating structure, a structure made of a heat insulating material such as ceramic oxide is formed on the surface of the umbrella portion of the exhaust valve using means such as thermal spraying (Configuration Example 1). In addition, a configuration (configuration example 2) is described in which a thin heat shield plate with a reinforcing rib made of a heat resistant material such as heat resistant steel is attached to the valve head surface of the intake valve.

特開2003−307105号公報JP 2003-307105 A

自動車の燃費を高めるために、車体の軽量化、エンジンの熱効率の改善、機械抵抗の低減、電気負荷の低減、排気エネルギーの回収・利用等が図られている。このうち、エンジンの熱効率に関しては、理論的には、幾何学的圧縮比を高めるほど、また、作動ガスの空気過剰率を大きくする(比熱比を高める)ほど、その熱効率が高くなることが知られている。しかし、実際には、圧縮比を大にするほど、また、空気過剰率を大にするほど、冷却損失(外部に熱として奪われるエネルギー)が大きくなるため、圧縮比や空気過剰率の増大による熱効率の改善は頭打ちになる。   In order to improve the fuel efficiency of automobiles, weight reduction of the vehicle body, improvement of engine thermal efficiency, reduction of mechanical resistance, reduction of electric load, recovery and use of exhaust energy, and the like are being attempted. Of these, regarding the thermal efficiency of the engine, it is theoretically known that the higher the geometric compression ratio and the higher the excess air ratio of the working gas (the higher the specific heat ratio), the higher the thermal efficiency. It has been. However, in actuality, the larger the compression ratio and the larger the excess air ratio, the greater the cooling loss (energy lost to the outside as heat). Improvements in thermal efficiency will peak.

すなわち、冷却損失は、作動ガスからエンジン燃焼室壁への熱伝達率、その伝熱面積、並びにガス温と壁温との温度差に依存する。そのうち、熱伝達率はガス圧及び温度の関数である。従って、圧縮比及び空気過剰率の増大によりガス圧及び温度が高くなると、熱伝達率が高くなり、冷却損失が大きくなる。また、壁温とガス温との温度差も大きくなるから、そのことによっても、冷却損失が大きくなる。このため、例えば圧縮比20以上の超高圧縮比にすることは、高膨張比にもなり、排気損失の低減に有効であるにも拘わらず、前記冷却損失のために実現できていないのが現状である。   That is, the cooling loss depends on the heat transfer rate from the working gas to the engine combustion chamber wall, its heat transfer area, and the temperature difference between the gas temperature and the wall temperature. Among them, the heat transfer coefficient is a function of gas pressure and temperature. Therefore, when the gas pressure and temperature increase due to an increase in the compression ratio and excess air ratio, the heat transfer rate increases and the cooling loss increases. Moreover, since the temperature difference between the wall temperature and the gas temperature also increases, this also increases the cooling loss. For this reason, for example, an ultra-high compression ratio of 20 or more is also a high expansion ratio, and although it is effective in reducing exhaust loss, it cannot be realized due to the cooling loss. Currently.

一方、圧縮比を大きく高めるのではなく、排気エネルギーを回収することによってエンジンの効率化(燃費改善)を図ることも考えられる。しかし、この場合も、冷却損失が大きいときには、それだけ排気エネルギーが小さくなるから、圧縮比を高める場合と同じく、冷却損失の低減が重要になる。   On the other hand, it is conceivable to improve engine efficiency (improve fuel efficiency) by collecting exhaust energy instead of greatly increasing the compression ratio. However, in this case as well, when the cooling loss is large, the exhaust energy is reduced accordingly. Therefore, as in the case of increasing the compression ratio, it is important to reduce the cooling loss.

冷却損失の低減を図る上では、燃焼室を断熱化する必要があり、燃焼室の断熱構造の一部として、前記特許文献1に記載されている吸排気バルブの断熱構造を利用することが考えられる。しかしながら、特許文献1の構成例はそもそも、傘部への入熱量を下げてバルブ材料の選択自由度を高めるために、例えば構成例1では、傘部表面に0.1〜2.0mm程度の薄い断熱膜を設けた構成であり、前述したような、冷却損失の低減に寄与し得るほどの十分な断熱性を実現し得ないと共に、バルブの表面全体に断熱膜を直接貼り付けた前記の構成では、バルブの母材金属と皮膜との熱膨張率差により、皮膜の剥離や破損を招く虞があり、信頼性が低くなってしまう。   In order to reduce the cooling loss, it is necessary to insulate the combustion chamber. As a part of the heat insulation structure of the combustion chamber, it is considered to use the heat insulation structure of the intake / exhaust valve described in Patent Document 1. It is done. However, in the configuration example of Patent Document 1, in order to increase the degree of freedom in selecting a valve material by reducing the amount of heat input to the umbrella portion, for example, in Configuration Example 1, the surface of the umbrella portion is about 0.1 to 2.0 mm. It is a configuration provided with a thin heat insulating film, and as described above, sufficient heat insulating property that can contribute to the reduction of cooling loss cannot be realized, and the heat insulating film is directly attached to the entire surface of the valve. In the configuration, due to the difference in coefficient of thermal expansion between the base metal of the valve and the coating, the coating may be peeled off or damaged, resulting in low reliability.

一方、特許文献1の構成例2は、バルブヘッド面と遮熱板との間が中空になるため、断熱性能は構成例1よりも高くなり得るものの、補強リブ付の薄肉遮熱板をバルブヘッド面に固定したような構造では、燃焼室内の高い燃焼圧力及び燃焼温度に対抗して、中空構造を安定して維持することは困難であり、断熱構造の耐久性、信頼性に問題がある。   On the other hand, in the configuration example 2 of Patent Document 1, since the space between the valve head surface and the heat shield plate becomes hollow, the heat insulation performance can be higher than that in the configuration example 1, but the thin heat shield plate with the reinforcing rib is used as the valve. In a structure that is fixed to the head surface, it is difficult to stably maintain the hollow structure against high combustion pressure and temperature in the combustion chamber, and there is a problem in durability and reliability of the heat insulating structure. .

ここに開示する技術は、高い断熱性能と高い耐久性及び信頼性とを確保して、エンジンの冷却損失の低減等に利用することができるバルブの断熱構造体を提供する。   The technology disclosed herein provides a heat insulating structure for a valve that can ensure high heat insulating performance, high durability, and reliability, and can be used to reduce cooling loss of an engine.

ここに開示する技術は、軸部と傘部とを含むバルブ本体を備えかつ、エンジンの燃焼室に開口したポートを開閉するエンジン用バルブを対象とし、前記傘部において前記燃焼室に臨むバルブヘッド面には、少なくとも当該面の中心部と外周縁部とを除く部分に、前記バルブヘッド面から凹陥した凹部が形成されており、前記エンジン用バルブは、前記凹部内が空気を含むように、当該凹部内に充填された多孔材と、少なくとも前記バルブヘッド面の中心部及び外周縁部のそれぞれに接合することにより、前記凹部を含む前記バルブヘッド面を被覆する、前記バルブ本体よりも熱伝導率が低い皮膜と、をさらに備えている。   The technology disclosed herein is directed to an engine valve that includes a valve body including a shaft portion and an umbrella portion, and that opens and closes a port opened in the combustion chamber of the engine. The valve head faces the combustion chamber in the umbrella portion. The surface is formed with a recess recessed from the valve head surface at least in a portion excluding the central portion and the outer peripheral edge of the surface, and the engine valve includes air in the recess. The porous material filled in the concave portion and at least the central portion and the outer peripheral edge portion of the valve head surface are bonded to each other to cover the valve head surface including the concave portion and to conduct heat more than the valve body. And a film having a low rate.

この構成によると、バルブヘッド面に形成した凹部と、そこに充填した多孔材と、バルブヘッド面を被覆する皮膜とによって、エンジン用バルブのバルブヘッド面側に、断熱層が構成される。多孔材を充填した凹部は、そこに空気を含み得るから、高い空気断熱効果を確保し得ると共に、比熱容量(容積比熱)をバルブ本体よりも小さくし得る。そして、バルブヘッド面を被覆する皮膜が、多孔材が充填された凹部を覆うため、多孔材を安定して保持し得ると共に、例えば高い燃焼圧力が作用したときでも多孔材の破損を防止し得る。   According to this configuration, the heat insulating layer is formed on the valve head surface side of the engine valve by the concave portion formed in the valve head surface, the porous material filled therein, and the coating covering the valve head surface. Since the recessed portion filled with the porous material can contain air therein, a high air heat insulation effect can be secured, and the specific heat capacity (volume specific heat) can be made smaller than that of the valve body. And since the membrane | film | coat which coat | covers a valve head surface covers the recessed part with which the porous material was filled, while being able to hold | maintain a porous material stably, even when a high combustion pressure acts, for example, it can prevent damage to a porous material .

一方、皮膜自身も、少なくともバルブヘッド面の中心部及び外周縁部のそれぞれに接合することによって、十分な接合面積を確保し得るから、皮膜の接合強度及び接合安定性が得られる。尚、皮膜は、凹部内の多孔材に対してさらに接合されていてもよい。また、皮膜は、バルブ本体に対しては、そのバルブヘッド面の中心部及び外周縁部に接合しているだけであり、バルブヘッド面の全体に、広範囲に亘って貼り付いていないため、バルブ本体の構成材料と皮膜との熱膨張率差による剥離や破損を抑制して、耐久性及び信頼性を高める上で、有利になり得る。   On the other hand, since the coating itself can be secured to at least the central portion and the outer peripheral edge of the valve head surface, a sufficient bonding area can be secured, so that the bonding strength and bonding stability of the coating can be obtained. The film may be further bonded to the porous material in the recess. In addition, the film is only bonded to the central part and the outer peripheral edge of the valve head surface of the valve body, and is not attached to the entire valve head surface over a wide range. It can be advantageous in improving durability and reliability by suppressing peeling and breakage due to a difference in thermal expansion coefficient between the constituent material of the main body and the coating.

前記バルブヘッド面の中心部と外周縁部との間には中間部が設けられ、前記凹部は、前記中心部と前記外周縁部と前記中間部とを除く部分に形成されており、前記皮膜は、少なくとも前記バルブヘッド面の中心部、前記外周縁部及び前記中間部のそれぞれに接合している。こうすることで、皮膜の接合面積をさらに拡大し得るから、皮膜の接合強度及び接合安定性をさらに高め得る。 An intermediate portion is provided between a central portion and an outer peripheral edge portion of the valve head surface, and the concave portion is formed in a portion excluding the central portion, the outer peripheral edge portion, and the intermediate portion, and the film is you are joined at least the central portion of the valve head surface, each of the outer peripheral portion and the intermediate portion. By doing so, the bonding area of the film can be further expanded, so that the bonding strength and bonding stability of the film can be further increased.

前記中間部は環状であり、前記中心部と前記中間部との間の第1凹部と、前記中間部と前記外周縁部との間の第2凹部とは、同心円状に設けられており、前記第1凹部及び前記第2凹部のそれぞれに多孔材が充填されており、前記第1凹部の気孔率と、前記第2凹部の気孔率とは互いに異なっている、としてもよい。   The intermediate portion is annular, and the first concave portion between the central portion and the intermediate portion and the second concave portion between the intermediate portion and the outer peripheral edge portion are provided concentrically. Each of the first recess and the second recess may be filled with a porous material, and the porosity of the first recess and the porosity of the second recess may be different from each other.

好ましくは、外周側の第2凹部の気孔率を、内周側の第1凹部の気孔率よりも高めることである。バルブの傘部は、その外周部分が、内周側に比べて相対的に肉厚が薄くなるが、その肉厚の薄い外周部分において、高い断熱性能を確保し得る。尚、第1凹部の気孔率と、前記第2凹部の気孔率とは同じにしてもよい。   Preferably, the porosity of the second concave portion on the outer peripheral side is made higher than the porosity of the first concave portion on the inner peripheral side. The umbrella portion of the bulb has a relatively thin outer peripheral portion as compared with the inner peripheral side, but high thermal insulation performance can be ensured in the thin outer peripheral portion. Note that the porosity of the first recess and the porosity of the second recess may be the same.

前記多孔材は、耐熱金属製の不織布によって構成されている、としてもよい。耐熱金属製の不織布は、凹部内での高い形状安定性により、断熱性能の長期安定化に有利になると共に、外力等に対して高い強度を確保して、断熱層の耐久性及び信頼性の向上に有利になる。   The said porous material is good also as being comprised with the nonwoven fabric made from a heat-resistant metal. Non-woven fabric made of refractory metal is advantageous for long-term stabilization of heat insulation performance due to high shape stability in the recess, ensuring high strength against external force, etc., and durability and reliability of the heat insulation layer It becomes advantageous for improvement.

前記耐熱金属製の不織布は、その表面が酸化されている、としてもよい。不織布を凹部内に充填すると共に、そこを皮膜によって覆うことにより、不織布は凹部の内面に接触すると共に、皮膜にも接触し得る。つまり、接触部分を通じて熱伝導し得るが、不織布の表面を酸化させることは、熱伝導率の低下によって、そうした接触部分を通じた熱伝導を抑制し、燃焼室の断熱効果を高める上で有利になり得る。   The heat-resistant metal nonwoven fabric may have an oxidized surface. By filling the non-woven fabric into the recess and covering it with a film, the non-woven fabric can contact the inner surface of the recess and also contact the film. In other words, heat can be conducted through the contact area, but oxidizing the surface of the nonwoven fabric is advantageous in reducing the heat conductivity and suppressing the heat conduction through the contact area and increasing the heat insulation effect of the combustion chamber. obtain.

前記皮膜は、ZrOを主成分としている、としてもよい。ZrOを主成分とした皮膜は、熱伝導率が比較的低く、バルブ本体よりも熱伝導率が低くなると共に、容積比熱もまたバルブ本体よりも小さくなる。その結果、バルブの断熱性能をより一層向上させ得る。 The film may contain ZrO 2 as a main component. A film composed mainly of ZrO 2 has a relatively low thermal conductivity, a thermal conductivity lower than that of the valve body, and a volumetric specific heat also lower than that of the valve body. As a result, the heat insulating performance of the valve can be further improved.

以上のように、前記のエンジン用バルブによれば、バルブヘッド面に形成した凹部内に多孔材を充填する一方で、その凹部を含むバルブヘッド面を、少なくともその中心部と外周縁部に接合した皮膜により被覆して断熱層を構成しているため、高い断熱性能を確保しつつ、当該断熱層の高い耐久性及び信頼性が得られる。その結果、エンジンの冷却損失の低減に寄与して、エンジンの熱効率を直接的に高めたり、排気エネルギーの回収を通じてエンジンの熱効率を間接的に高めたりする上で有利になる。   As described above, according to the above-described engine valve, the concave portion formed on the valve head surface is filled with the porous material, and the valve head surface including the concave portion is joined to at least the central portion and the outer peripheral edge portion. Since the heat insulating layer is formed by covering with the coated film, high durability and reliability of the heat insulating layer can be obtained while ensuring high heat insulating performance. As a result, it contributes to reducing the cooling loss of the engine, which is advantageous in directly increasing the thermal efficiency of the engine or indirectly increasing the thermal efficiency of the engine through the recovery of exhaust energy.

実施形態に係るエンジン構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the engine structure which concerns on embodiment. 仕様が相異なるエンジンの幾何学的圧縮比εと図示熱効率との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the geometric compression ratio (epsilon) of an engine from which specifications differ, and the illustration thermal efficiency. 仕様が相異なるエンジンの空気過剰率λと図示熱効率との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the excess air ratio (lambda) of the engine from which a specification differs, and illustration thermal efficiency. (a)バルブの傘部を拡大して示す縦断面図、(b)b−b線断面図である。(A) The longitudinal cross-sectional view which expands and shows the umbrella part of a valve | bulb, (b) It is a bb sectional view taken on the line. 図4とは異なる構造の、(a)バルブの傘部を拡大して示す縦断面図、(b)b−b線断面図である。FIG. 5 is an enlarged vertical cross-sectional view of the structure of the valve different from that of FIG. 4, (a) a cross-sectional view taken along line bb.

以下、エンジン用バルブの形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。この実施形態は、図1に示すエンジンに、断熱構造を有する吸気バルブ及び排気バルブを適用したものである。   Hereinafter, the form of the valve for engines is explained based on a drawing. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature. In this embodiment, an intake valve and an exhaust valve having a heat insulating structure are applied to the engine shown in FIG.

<エンジンの特徴>
図1において、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、41はシリンダヘッド3の吸気ポート5を開閉する吸気バルブ、42は排気ポート7を開閉する排気バルブ、8は燃料噴射弁である。エンジンの燃焼室は、ピストン1の頂面、シリンダブロック2、シリンダヘッド3、吸排気バルブ41,42の傘部前面(燃焼室に臨む面であり、これをバルブヘッド面と呼ぶ)で形成される。ピストン1の頂面には、キャビティ9が形成されている。尚、点火プラグの図示は省略している。
<Engine features>
In FIG. 1, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 41 is an intake valve for opening and closing the intake port 5 of the cylinder head 3, 42 is an exhaust valve for opening and closing the exhaust port 7, and 8 is a fuel injection valve. The combustion chamber of the engine is formed by the top surface of the piston 1, the cylinder block 2, the cylinder head 3, and the front surface of the umbrella portion of the intake and exhaust valves 41 and 42 (the surface facing the combustion chamber, which is called the valve head surface). The A cavity 9 is formed on the top surface of the piston 1. The illustration of the spark plug is omitted.

このエンジンは、幾何学的圧縮比ε=20〜50とされ、少なくとも部分負荷域での空気過剰率λ=2.5〜6.0で運転されるリーンバーンエンジンである。このため、先に説明したように、エンジンの冷却損失を大幅に低減させなければ、すなわち、エンジンの断熱性を高くしなければ、その圧縮比ε及び空気過剰率λに見合う所期の熱効率を得ることができない。この点をモデル計算による図示熱効率に基づいて説明する。すなわち、圧縮比εを増大させていったとき、燃焼室を断熱構造にするか否かで、また、空気過剰率λの大小で、図示熱効率がどのように影響されるかをモデル計算した。   This engine is a lean burn engine that has a geometric compression ratio ε = 20 to 50 and is operated at an excess air ratio λ = 2.5 to 6.0 at least in a partial load region. Therefore, as described above, unless the cooling loss of the engine is significantly reduced, that is, the heat insulation of the engine is not increased, the desired thermal efficiency corresponding to the compression ratio ε and the excess air ratio λ is obtained. Can't get. This point will be described based on the indicated thermal efficiency by model calculation. That is, when the compression ratio ε was increased, a model calculation was performed to determine how the indicated thermal efficiency is affected by whether or not the combustion chamber has a heat insulating structure and by the magnitude of the excess air ratio λ.

図2はその結果を示す。同図において、「断熱なし」は、燃焼室に断熱構造を採用していない従来のエンジンを意味し、「断熱あり」は、「断熱なし」の従来のエンジンよりも燃焼室の断熱率を50%高めたエンジンを意味する。「200kPa」及び「500kPa」はエンジン負荷の大きさを表す。   FIG. 2 shows the result. In the figure, “without heat insulation” means a conventional engine that does not employ a heat insulation structure in the combustion chamber, and “with heat insulation” means that the heat insulation rate of the combustion chamber is 50% higher than that of the conventional engine without “heat insulation”. % Means an engine that is higher. “200 kPa” and “500 kPa” represent the magnitude of the engine load.

まず、「断熱なし 200kPa λ=1」の場合、圧縮比εの増大に伴って図示熱効率が増大しているが、圧縮比ε=50を越えても図示熱効率は大きく改善せず、圧縮比ε=50での理論効率は80%程度であるから、当該エンジンの図示熱効率はかなり低い。この差の大部分は冷却損失及び排気損失である。   First, in the case of “no heat insulation 200 kPa λ = 1”, the illustrated thermal efficiency increases as the compression ratio ε increases. However, even if the compression ratio ε = 50 is exceeded, the illustrated thermal efficiency does not greatly improve, and the compression ratio ε Since the theoretical efficiency at = 50 is about 80%, the indicated thermal efficiency of the engine is considerably low. Most of this difference is cooling loss and exhaust loss.

「断熱なし 200kPa λ=2」の場合、空気過剰率の増加により比熱比が小さくなるため、図示熱効率が高くなっているが、それでも、理論効率からみれば低い。「断熱なし 200kPa λ=4」及び「断熱なし 200kPa λ=6」をみると、圧縮比εが15又は25を越えると、該圧縮比εが大きくなるほど図示熱効率が低下している。これは、空気過剰率λが大きい(混合気の空気密度が高い)ことから、高圧縮比になると燃焼時のガス圧が非常に高くなり、ガス圧及び温度の関数である熱伝達率が高くなって冷却損失が大きくなるためである。すなわち、空気過剰率λの増大(比熱比の増大)による熱効率の上昇を上回って冷却損失が大きくなるためである。   In the case of “without heat insulation 200 kPa λ = 2”, the specific heat ratio decreases due to an increase in the excess air ratio, so that the illustrated thermal efficiency is high, but it is still low in terms of theoretical efficiency. Looking at “without heat insulation 200 kPa λ = 4” and “without heat insulation 200 kPa λ = 6”, when the compression ratio ε exceeds 15 or 25, the indicated thermal efficiency decreases as the compression ratio ε increases. This is because the excess air ratio λ is large (the air density of the air-fuel mixture is high), so when the compression ratio is high, the gas pressure during combustion becomes very high, and the heat transfer coefficient as a function of the gas pressure and temperature is high. This is because the cooling loss increases. That is, the cooling loss becomes larger than the increase in thermal efficiency due to the increase in excess air ratio λ (increase in specific heat ratio).

これに対して、「断熱あり 200kPa λ=2.5」では、圧縮比εの増大に伴って図示熱効率が増大している。空気過剰率λを高めた「断熱あり 200kPa λ=6」では、圧縮比εが40を越えると、図示熱効率が若干下がり気味になるものの、図示熱効率は圧縮比ε=20〜50において非常に高い値になっている。エンジン負荷を高めた「断熱あり 500kPa λ=2.5」でも、図示熱効率は圧縮比ε=20〜50において高い値になっている。   On the other hand, in the case of “with heat insulation 200 kPa λ = 2.5”, the indicated thermal efficiency increases as the compression ratio ε increases. In the case of “with heat insulation 200 kPa λ = 6” in which the excess air ratio λ is increased, when the compression ratio ε exceeds 40, the illustrated thermal efficiency slightly decreases, but the illustrated thermal efficiency is very high at the compression ratio ε = 20-50. It is a value. Even in the case of “with heat insulation 500 kPa λ = 2.5” in which the engine load is increased, the indicated thermal efficiency is high at the compression ratio ε = 20-50.

図3は空気過剰率λと図示熱効率との関係をみたグラフである。「断熱なし 200kPa ε=15」では、空気過剰率λ=4.5付近で図示熱効率がピークになり、それよりも空気過剰率λが増大するほど図示熱効率が低下している。これに対して、「断熱あり 200kPa ε=40」では、空気過剰率λ=6.0付近で図示熱効率がピークになっている。圧縮比εが高いことと、断熱による冷却損失抑制の効果である。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the excess air ratio λ and the indicated thermal efficiency. In the case of “no heat insulation 200 kPa ε = 15”, the illustrated thermal efficiency peaks near the excess air ratio λ = 4.5, and the illustrated thermal efficiency decreases as the excess air ratio λ increases. On the other hand, in the case of “with heat insulation 200 kPa ε = 40”, the illustrated thermal efficiency peaks in the vicinity of the excess air ratio λ = 6.0. This is because the compression ratio ε is high and the cooling loss is suppressed by heat insulation.

前記リーンバーンエンジンの場合、少なくとも部分負荷域では空気過剰率λ=2.5以上で運転するから、NOx発生の抑制に有利になる。圧縮比εが高くなると、燃焼温度が高くなるが、空気過剰率λをエンジン負荷が高くなるほど大きくなるように制御することにより、燃焼最高温度が1800Kを越えないようにしてNOx発生を抑制することができる。   In the case of the lean burn engine, it operates at an excess air ratio λ = 2.5 or more at least in the partial load region, which is advantageous for suppressing NOx generation. As the compression ratio ε increases, the combustion temperature increases, but the excess air ratio λ is controlled to increase as the engine load increases, thereby suppressing NOx generation so that the maximum combustion temperature does not exceed 1800K. Can do.

また、図示は省略するが、前記エンジンの吸気系には吸気を冷却するインタークーラーが設けられている。これにより、圧縮開始時の筒内ガス温度が低くなり、燃焼時のガス圧及び温度の上昇が抑えられ、冷却損失の低減(図示熱効率の改善)に有利になる。   Although not shown, an intercooler for cooling the intake air is provided in the intake system of the engine. As a result, the in-cylinder gas temperature at the start of compression is lowered, the increase in gas pressure and temperature during combustion is suppressed, and this is advantageous in reducing cooling loss (improving the indicated thermal efficiency).

<断熱構造>
以下では、前記超高圧縮比ε=20〜50及び高空気過剰率λ=2.5〜6.0で運転されるエンジンにおける、図示熱効率を高める上で必要となる冷却損失低減のための断熱構造について説明する。
<Insulation structure>
In the following, heat insulation for reducing the cooling loss necessary for increasing the indicated thermal efficiency in the engine operated at the ultra-high compression ratio ε = 20 to 50 and the high excess air ratio λ = 2.5 to 6.0. The structure will be described.

図4は吸気又は排気バルブ41,42の断熱構造の参考例を示す。尚、図4(及び、後述する図5)は、構造の理解容易のために、バルブ形状を誇張して描いている。以下においては、吸気バルブ41及び排気バルブ42を総称して単にバルブと呼ぶ。このバルブは、吸気又は排気ポート5,7を開閉する傘部61と、傘部61に連続する軸部62とを含むバルブ本体6を備えている。 FIG. 4 shows a reference example of the heat insulating structure of the intake or exhaust valves 41 and 42. In FIG. 4 (and FIG. 5 described later), the valve shape is exaggerated for easy understanding of the structure. Hereinafter, the intake valve 41 and the exhaust valve 42 are collectively referred to simply as valves. This valve includes a valve body 6 including an umbrella portion 61 that opens and closes intake or exhaust ports 5 and 7, and a shaft portion 62 that is continuous with the umbrella portion 61.

バルブ本体6は、例えば耐熱鋼や鋳鉄により構成される。尚、前述したようにこのエンジンは、冷却損失と共に排気損失をも低減しているため、排気ガス温度が比較的低い。このため、特に排気バルブ42については、従来は使用することができなかった、又は、使用することが困難であった材料(例えばアルミニウム合金等)を使用することも可能である。   The valve body 6 is made of heat resistant steel or cast iron, for example. As described above, this engine has reduced the exhaust loss as well as the cooling loss, so the exhaust gas temperature is relatively low. For this reason, it is also possible to use a material (for example, an aluminum alloy or the like) that could not be used conventionally or was difficult to use for the exhaust valve 42 in particular.

バルブ本体6は、エンジンの燃焼室を形成するバルブヘッド面611側に断熱層63を備えている。断熱層63は、バルブヘッド面611に形成された凹部612と、凹部612内の多孔材64と、凹部612を含むバルブヘッド面611の全面を覆う皮膜65とを含んでなる。   The valve body 6 includes a heat insulating layer 63 on the valve head surface 611 side that forms the combustion chamber of the engine. The heat insulation layer 63 includes a recess 612 formed in the valve head surface 611, a porous material 64 in the recess 612, and a coating 65 that covers the entire surface of the valve head surface 611 including the recess 612.

凹部612は、円形状のバルブヘッド面611における中心部と外周縁部とを除くドーナツ状に、バルブヘッド面611から凹陥するように形成されている。凹部612の深さは、バルブ本体6の傘部61が、必要な剛性を確保し得る範囲で適宜設定すればよく、深さが深いほど、断熱層63の厚みが分厚くなるため、断熱性能を高める上では有利になる。また、凹部612の幅(径方向の幅)は、後述するように、皮膜65の接合面積を十分に確保し得る範囲で適宜設定すればよく、凹部612の幅が広いほど、断熱層63の実質的な面積が拡大するため、断熱性能を高める上では有利になる。   The recess 612 is formed to be recessed from the valve head surface 611 in a donut shape excluding the central portion and the outer peripheral edge of the circular valve head surface 611. The depth of the recess 612 may be set as appropriate as long as the umbrella portion 61 of the valve body 6 can ensure the necessary rigidity. The deeper the depth, the thicker the heat insulating layer 63 becomes. It becomes advantageous in raising. In addition, the width of the recess 612 (the width in the radial direction) may be set as appropriate within a range in which the bonding area of the film 65 can be sufficiently secured, as will be described later. Since the substantial area is enlarged, it is advantageous in improving the heat insulation performance.

凹部612内には、多孔材64が充填されるが、この多孔材64は、例えばステンレス鋼等の耐熱金属製の不織布により構成してもよい。   The recess 612 is filled with a porous material 64. The porous material 64 may be made of a non-woven fabric made of a heat-resistant metal such as stainless steel.

金属製不織布の具体例としては、日本精線株式会社製のナスロンフィルター(商品名)を例示することができる。つまり、SUS304、SUS316又はSUS316Lの、ステンレス短繊維、ステンレス長繊維、ステンレス鋼粉末、又はステンレス金網により構成された、空隙率が約25〜80%のフィルターであり、これを凹部612に充填する多孔材64として利用し得る。   As a specific example of the metal nonwoven fabric, a NASRON filter (trade name) manufactured by Nippon Seisen Co., Ltd. can be exemplified. That is, it is a filter made of SUS304, SUS316 or SUS316L made of short stainless steel fiber, long stainless steel fiber, stainless steel powder, or stainless steel wire mesh with a porosity of about 25 to 80%, and is filled with the recess 612. It can be used as the material 64.

また、別の具体例として、金属製不織布に補強金網や保護金網を積層してなる、株式会社セミテック製の積層金属不織布フィルター(商品名)を、例示することができる。この場合はハンドリング性を高め得る。   As another specific example, a laminated metal nonwoven fabric filter (trade name) manufactured by Semitec Co., Ltd., which is formed by laminating a reinforcing metal mesh or a protective wire mesh on a metal nonwoven fabric, can be exemplified. In this case, handling properties can be improved.

また、多孔材64は、例えば耐熱金属糸を用いて立体的に形成した金属織物によって構成してもよい(例えば、樋口明久、他4名、「金属繊維を活用した立体構造織物の開発」、2004年、東京都立産業技術研究所研究報告 第7号)。   Further, the porous material 64 may be constituted by a metal fabric formed in a three-dimensional manner using, for example, a heat-resistant metal thread (for example, Akihisa Higuchi, four others, “Development of a three-dimensional structured fabric using metal fibers”, 2004, Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute Research Report No. 7).

凹部612内に多孔材64を充填することにより、この凹部612内には空気が含まれるため、熱伝導率が比較的低下すると共に、容積比熱も比較的小さくなる。その結果、多孔材64を充填した凹部612の部分の熱伝導率は、バルブ本体6の熱伝導率よりも低くなると共に、容積比熱もまたバルブ本体6の容積比熱よりも小さくなる。   By filling the concave portion 612 with the porous material 64, air is contained in the concave portion 612, so that the thermal conductivity is relatively lowered and the volume specific heat is also relatively reduced. As a result, the thermal conductivity of the concave portion 612 filled with the porous material 64 becomes lower than the thermal conductivity of the valve body 6, and the volume specific heat also becomes smaller than the volume specific heat of the valve body 6.

金属製不織布等からなる多孔材64は、その表面を、大気中、1010℃〜1150℃、0.5hr〜1hrの条件で酸化させてもよい。あるいは、オゾンガスを使用する方法によって、厚い酸化膜を形成する表面酸化膜形成方法を用いてもよい。例えば処理チャンバー内にステンレス鋼部材を収容して真空ポンプで真空引きした後、オゾン発生装置により発生させた高濃度オゾンガスをオゾンガス導出路から、また貯水装置を通した湿潤酸素ガスを供給路から導入することによって、オゾン濃度15vol%以上の湿潤オゾンガスとし、ヒーターによる加温で所定の温度(60℃)としてステンレス鋼を処理し、表面に酸化膜を形成させてもよい。凹部612内に充填した多孔材64は、その凹部612の内壁や皮膜65に接触し得るが、表面に形成した酸化物は熱伝導率が低いため、接触部分を通じた熱伝導を抑制し、断熱層63の断熱性能の低下を抑制する上で有利になる。   The surface of the porous material 64 made of a metallic nonwoven fabric or the like may be oxidized in the atmosphere at 1010 ° C. to 1150 ° C. and 0.5 hr to 1 hr. Alternatively, a surface oxide film forming method for forming a thick oxide film by a method using ozone gas may be used. For example, a stainless steel member is housed in a processing chamber and evacuated by a vacuum pump, and then high-concentration ozone gas generated by an ozone generator is introduced from an ozone gas lead-out path and wet oxygen gas through a water storage device is introduced from a supply path. By doing so, wet ozone gas having an ozone concentration of 15 vol% or more may be used, and stainless steel may be treated at a predetermined temperature (60 ° C.) by heating with a heater to form an oxide film on the surface. The porous material 64 filled in the recess 612 can come into contact with the inner wall of the recess 612 and the coating 65, but the oxide formed on the surface has low thermal conductivity, so that heat conduction through the contact portion is suppressed and heat insulation is performed. This is advantageous in suppressing a decrease in the heat insulation performance of the layer 63.

また、多孔材64としては、東海カーボン製グラッシーカーボン微小球(非晶質な組織を持ち、3000℃の真空中、500℃の空気中でも優れた安定性を持つ、高純度なカーボン)をフィルター状に成形したものを利用することも可能である。   As the porous material 64, Tokai carbon glassy carbon microspheres (high-purity carbon having an amorphous structure and excellent stability in a vacuum of 3000 ° C. and in air of 500 ° C.) are used as a filter. It is also possible to use what is molded into

皮膜65は、その材料として、ZrO等の金属酸化物を採用することができる。例えば、Y安定化ZrO(YSZ)を皮膜材料とした場合、皮膜65の熱伝導率は1.44W/(m・K)、その容積比熱は0.46kJ/(kg・K)となり、バルブ本体6よりも熱伝導率を低くかつ、容積比熱を小さくし得る。金属酸化物製の皮膜65は、例えばプラズマ溶射によって、バルブヘッド面611に形成することが可能であり、この場合、バルブヘッド面611において凹部612が形成されていない中心部や外周縁部が皮膜65の接合代となって、皮膜65をバルブヘッド面611に対して強固に接合し得ると共に、凹部612内の多孔材64に対しても皮膜65が接合するようになり、皮膜65の接合安定化と共に、凹部612内の多孔材64の保持の安定化にも寄与し得る。 The film 65 can employ a metal oxide such as ZrO 2 as its material. For example, when Y 2 O 3 stabilized ZrO 2 (YSZ) is used as the coating material, the thermal conductivity of the coating 65 is 1.44 W / (m · K), and its volume specific heat is 0.46 kJ / (kg · K). Thus, the thermal conductivity can be lower than that of the valve body 6 and the volume specific heat can be reduced. The metal oxide film 65 can be formed on the valve head surface 611 by, for example, plasma spraying. In this case, the central part or the outer peripheral edge of the valve head surface 611 where the recess 612 is not formed is a film. The film 65 can be firmly bonded to the valve head surface 611 as a bonding allowance of 65, and the film 65 is also bonded to the porous material 64 in the recess 612. It can contribute to stabilization of the holding | maintenance of the porous material 64 in the recessed part 612 with conversion.

こうした断熱層63を有するバルブは次の方法で得ることができる。すなわち、バルブ本体6のバルブヘッド面611に形成した凹部612内に多孔材64を充填する。次いで、バルブヘッド面611に皮膜材をプラズマ溶射することにより皮膜65を形成する。   A valve having such a heat insulating layer 63 can be obtained by the following method. That is, the porous material 64 is filled into the recess 612 formed in the valve head surface 611 of the valve body 6. Next, a coating 65 is formed by plasma spraying a coating material on the valve head surface 611.

このバルブの断熱構造によれば、多孔材64が充填された凹部612内は空気を含んでいるため、高い空気断熱効果が得られる。これにより、燃料の燃焼によって発生するエネルギーが熱としてバルブ本体6を介して外部に奪われる量が少なくなる(冷却損失が小さくなる。)。   According to the heat insulating structure of this valve, since the recess 612 filled with the porous material 64 contains air, a high air heat insulating effect can be obtained. As a result, the amount of energy generated by the combustion of the fuel is taken to the outside as heat through the valve body 6 (cooling loss is reduced).

また、多孔材64として金属製不織布を採用し、これを凹部612内に充填した場合、金属製不織布は、凹部612内で高い形状安定性を発揮し得るから、断熱性能を長期に亘って安定して維持する上で有利になると共に、断熱層63を含めたバルブの強度を高めて、耐久性及び信頼性の向上に有利になる。また、金属製不織布の表面を酸化させることは、多孔材64と、凹部612の内壁及び皮膜65との接触部分を通じた熱伝導を抑制し、断熱性能を高める上で有利になる。   In addition, when a metal nonwoven fabric is used as the porous material 64 and filled in the recess 612, the metal nonwoven fabric can exhibit high shape stability in the recess 612, so that the heat insulation performance is stable over a long period of time. This is advantageous for maintaining the pressure and the strength of the valve including the heat insulating layer 63 is increased, which is advantageous for improving durability and reliability. In addition, oxidizing the surface of the metallic nonwoven fabric is advantageous in improving heat insulation performance by suppressing heat conduction through the contact portion between the porous material 64 and the inner wall of the recess 612 and the coating 65.

皮膜65は、凹部612内への燃料の染み込みやカーボンの侵入を防ぐとともに、外力等による多孔材64の損壊、或いは多孔材64の脱離ないし剥離を防止する。皮膜65は、バルブヘッド面611の中心部及び外周縁部に対し、直接的に接合されるため、十分な接合強度及び接合耐久性を確保し得る。一方で、皮膜65は、バルブ本体6に対しては、そのバルブヘッド面611の中心部及び外周縁部に接合しているだけであり、バルブヘッド面611の全体に貼り付いていないため、バルブ本体6の構成材料と皮膜65との熱膨張率差による剥離や破損を抑制して、耐久性及び信頼性を高める上で、有利になり得る。特に、バルブヘッド面611に対する溶射によって皮膜65を形成することは、凹部612内の、金属製不織布等により構成される多孔材64の外表面における空隙に皮膜材料の一部が入り込むようになり、多孔材64の保持安定化に有利であると共に、金属製不織布等からなる多孔材64は多少の変形も許容し得るから、前述した熱膨張率差による皮膜65の剥離や破損を抑制しつつ、皮膜65の強度及び耐久性の向上に有利になる。   The film 65 prevents the penetration of the fuel into the recess 612 and the intrusion of carbon, and prevents the porous material 64 from being damaged by the external force or the like, or the porous material 64 from being detached or separated. Since the film 65 is directly bonded to the central portion and the outer peripheral edge portion of the valve head surface 611, sufficient bonding strength and bonding durability can be ensured. On the other hand, the coating 65 is only bonded to the central portion and the outer peripheral edge of the valve head surface 611 with respect to the valve body 6, and is not attached to the entire valve head surface 611. This can be advantageous in improving durability and reliability by suppressing peeling and breakage due to a difference in thermal expansion coefficient between the constituent material of the main body 6 and the film 65. In particular, forming the coating 65 by thermal spraying on the valve head surface 611 causes a part of the coating material to enter the voids in the outer surface of the porous material 64 composed of a metallic nonwoven fabric or the like in the recess 612. Since the porous material 64 made of a metal nonwoven fabric and the like is advantageous for holding and stabilizing the porous material 64 and can be somewhat deformed, it is possible to suppress peeling and damage of the coating film 65 due to the difference in thermal expansion coefficient described above. This is advantageous in improving the strength and durability of the film 65.

その結果、多孔材64を利用して構成される中空構造を、長期に亘って安定して維持することが可能になり、バルブの断熱構造として、高い断熱性能と高い耐久性及び信頼性が確保される。   As a result, it is possible to stably maintain a hollow structure using the porous material 64 over a long period of time, and as a heat insulating structure of the valve, high heat insulating performance and high durability and reliability are ensured. Is done.

皮膜材として、例えば、Y安定化ZrOのような熱伝導率が低く、容積比熱も小さいものを採用することは、断熱性の確保に有利になる。特に、皮膜65の容積比熱が小さいときは、空気を含む凹部612内の容積比熱が小さいことと相俟って、バルブの表面温度は燃料の燃焼による燃焼室温度の上昇に伴って速やかに上昇すると共に、燃焼室温度の下降に伴って速やかに下降する。よって、燃焼室のガス温とバルブの表面温度との差が大きくならず、冷却損失が少なくなる。 As the coating material, for example, adopting a material having a low thermal conductivity and a small volume specific heat, such as Y 2 O 3 stabilized ZrO 2 , is advantageous in ensuring heat insulation. In particular, when the volume specific heat of the film 65 is small, coupled with the small volume specific heat in the recess 612 containing air, the valve surface temperature rises rapidly as the combustion chamber temperature rises due to fuel combustion. At the same time, the temperature rapidly decreases as the combustion chamber temperature decreases. Therefore, the difference between the gas temperature of the combustion chamber and the surface temperature of the valve is not increased, and the cooling loss is reduced.

バルブの断熱構造は、例えば図5に示すように構成してもよい。尚、以下の説明において、図4に示すバルブの構造と同じ構造については、その説明を省略する場合がある。   The heat insulating structure of the valve may be configured as shown in FIG. 5, for example. In the following description, the description of the same structure as that of the valve shown in FIG. 4 may be omitted.

この構成例では、円形状のバルブヘッド面611における中心部と、外周縁部と、この中心部と外周縁部との間に中間部とを除く部分に、内周側の第1凹部613と、外周側の第2凹部614との2つの凹部が形成されている。つまり、中間部は、中心部と外周縁部との間で円環状に形成されており、これにより、中心部と中間部との間でドーナツ状に凹陥する第1凹部613と、中間部と外周縁部の間で、同じくドーナツ状に凹陥する第2凹部614とが同心円状に形成されている。ここで、中間部の幅(径方向の幅)は、第1及び第2凹部613,614を含む凹部の面積が小さくなりすぎて、断熱層63の実質的な面積が縮小しない範囲で、適宜設定すればよい。   In this configuration example, the first concave portion 613 on the inner peripheral side is formed in a portion excluding the central portion of the circular valve head surface 611, the outer peripheral edge portion, and the intermediate portion between the central portion and the outer peripheral edge portion. Two recesses, the second recess 614 on the outer peripheral side, are formed. That is, the intermediate portion is formed in an annular shape between the center portion and the outer peripheral edge portion, and thereby, the first recess portion 613 that is recessed in a donut shape between the center portion and the intermediate portion, and the intermediate portion, A second recess 614 that is also recessed in a donut shape is concentrically formed between the outer peripheral edges. Here, the width of the intermediate portion (the width in the radial direction) is appropriately set within a range in which the area of the concave portion including the first and second concave portions 613 and 614 is too small and the substantial area of the heat insulating layer 63 is not reduced. You only have to set it.

第1凹部613及び第2凹部614にはそれぞれ多孔材64が充填されていると共に、この多孔材64が充填された第1及び第2凹部613,614を含むバルブヘッド面611を覆うように、皮膜65が、例えば溶射により形成されている。   The first concave portion 613 and the second concave portion 614 are each filled with a porous material 64, and so as to cover the valve head surface 611 including the first and second concave portions 613 and 614 filled with the porous material 64, The film 65 is formed by spraying, for example.

この構成例では、バルブヘッド面611の中間部が、中心部及び外周縁部と共に、皮膜65の接合代として機能し得るから、バルブヘッド面611と皮膜65との接合面積が、その分、拡大することになる。これは、皮膜65の接合強度及び接合耐久性を向上する上で有利になる。   In this configuration example, the intermediate portion of the valve head surface 611 can function as a joining margin of the coating 65 together with the central portion and the outer peripheral edge, so that the bonding area between the valve head surface 611 and the coating 65 is enlarged correspondingly. Will do. This is advantageous in improving the bonding strength and bonding durability of the film 65.

尚、皮膜65の接合面積を拡大させる観点からは、中間部を円環状に形成することに限定されず、例えば、図示は省略するが、中心部と外周縁部とを連結するように径方向に延びる中間部を、バルブの中心に対して均等配置するようにしてもよい。この場合は、中心部と外周縁部の間の凹部が、中間部によって、周方向に複数に分割されることになる。   In addition, from the viewpoint of increasing the bonding area of the film 65, the intermediate portion is not limited to being formed in an annular shape. The intermediate portion extending in the direction may be equally arranged with respect to the center of the bulb. In this case, the concave portion between the central portion and the outer peripheral edge portion is divided into a plurality in the circumferential direction by the intermediate portion.

また、多孔材64が充填される第1凹部613の空隙率、及び、第2凹部614の空隙率は、例えば同一種類の多孔材64を充填することによって、互いに同じ空隙率に設定してもよいが、相異ならせてもよい。特に、バルブの傘部61の外周側である第2凹部614の空隙率を、内周側の第1凹部613の空隙率よりも高くしてもよい。これは、バルブの傘部は61、その外周側の方が肉厚が薄いことから、外周側の断熱性能を高めることが望ましいためである。   Further, the porosity of the first recess 613 and the porosity of the second recess 614 filled with the porous material 64 may be set to the same porosity by filling the same type of porous material 64, for example. Yes, but you can make them different. In particular, the porosity of the second recess 614 on the outer peripheral side of the valve umbrella 61 may be higher than the porosity of the first recess 613 on the inner peripheral side. This is because the umbrella portion 61 of the valve is thinner on the outer peripheral side and it is desirable to improve the heat insulating performance on the outer peripheral side.

さらに、特に排気バルブ42では、その傘部におけるバルブヘッド面とは逆側のバルブフェース面(傘部の後面)側にも、前述したバルブヘッド面側の断熱構造と同様の断熱構造を設けてもよい。   Further, in particular, the exhaust valve 42 is provided with a heat insulating structure similar to the above-described heat insulating structure on the valve head surface side on the valve face surface (the rear surface of the umbrella portion) opposite to the valve head surface in the umbrella portion. Also good.

ここに開示する断熱層63を備えたバルブは、図1に示す超高圧縮比エンジンへの適用に限定されず、その他のエンジンに適用してもよい。   The valve provided with the heat insulating layer 63 disclosed herein is not limited to the application to the ultra-high compression ratio engine shown in FIG. 1, and may be applied to other engines.

41 吸気バルブ
42 排気バルブ
5 吸気ポート
6 バルブ本体
61 傘部
611 バルブヘッド面
612 凹部
613 第1凹部
614 第2凹部
62 軸部
64 多孔材
65 皮膜
7 排気ポート
41 Intake valve 42 Exhaust valve 5 Intake port 6 Valve body 61 Umbrella portion 611 Valve head surface 612 Recess 613 First recess 614 Second recess 62 Shaft 64 Porous material 65 Film 7 Exhaust port

Claims (5)

軸部と傘部とを含むバルブ本体を備えかつ、エンジンの燃焼室に開口したポートを開閉するエンジン用バルブであって、
前記傘部において前記燃焼室に臨むバルブヘッド面には、当該面の中心部と外周縁部とこれらの間の中間部とを除く部分に、前記バルブヘッド面から凹陥した凹部が形成されており、
前記凹部内が空気を含むように、当該凹部内に充填された多孔材と、
少なくとも前記バルブヘッド面の中心部外周縁部及び中間部のそれぞれに接合することにより、前記凹部を含む前記バルブヘッド面を被覆する、前記バルブ本体よりも熱伝導率が低い皮膜と、をさらに備えているエンジン用バルブ。
An engine valve having a valve body including a shaft portion and an umbrella portion, and opening and closing a port opened to a combustion chamber of the engine,
Wherein the valve head surface facing the combustion chamber in the valve head, a portion excluding an intermediate portion between these and the center portion and the peripheral edge portion of this said surface, said a recess which is recessed from the valve head surface formed And
A porous material filled in the recess so that the recess contains air;
A film having a thermal conductivity lower than that of the valve main body, covering the valve head surface including the concave portion by bonding to at least the central portion , the outer peripheral edge portion, and the intermediate portion of the valve head surface. Engine valve equipped.
請求項に記載のエンジン用バルブおいて、
前記中間部は環状であり、前記中心部と前記中間部との間の第1凹部と、前記中間部と前記外周縁部との間の第2凹部とは、同心円状に設けられており、
前記第1凹部及び前記第2凹部のそれぞれに前記多孔材が充填されており、
前記第1凹部の気孔率と、前記第2凹部の気孔率とは互いに異なっているエンジン用バルブ。
The engine valve according to claim 1 ,
The intermediate portion is annular, and the first concave portion between the central portion and the intermediate portion and the second concave portion between the intermediate portion and the outer peripheral edge portion are provided concentrically.
Each of the first recess and the second recess is filled with the porous material,
An engine valve in which the porosity of the first recess and the porosity of the second recess are different from each other.
請求項1又は請求項2に記載のエンジン用バルブにおいて、
前記多孔材は、耐熱金属製の不織布によって構成されているエンジン用バルブ。
The engine valve according to claim 1 or 2 ,
The porous material is a valve for an engine configured by a nonwoven fabric made of a heat-resistant metal.
請求項に記載のエンジン用バルブにおいて、
前記耐熱金属製の不織布は、その表面が酸化されているエンジン用バルブ。
The engine valve according to claim 3 ,
The heat-resistant metal nonwoven fabric is an engine valve whose surface is oxidized.
請求項1〜請求項のいずれか1項に記載のエンジン用バルブにおいて、
前記皮膜は、ZrOを主成分としているエンジン用バルブ。
The engine valve according to any one of claims 1 to 4 , wherein:
The coating is an engine valve mainly composed of ZrO 2 .
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